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基于深度学习的乳腺X线辅助诊断系统对乳腺钙化检出和良恶性分类的临床价值

翟天旭 张敏伟 张子秋 孔德懿 李德春

翟天旭, 张敏伟, 张子秋, 孔德懿, 李德春. 基于深度学习的乳腺X线辅助诊断系统对乳腺钙化检出和良恶性分类的临床价值[J]. 分子影像学杂志, 2024, 47(1): 25-30. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.01.05
引用本文: 翟天旭, 张敏伟, 张子秋, 孔德懿, 李德春. 基于深度学习的乳腺X线辅助诊断系统对乳腺钙化检出和良恶性分类的临床价值[J]. 分子影像学杂志, 2024, 47(1): 25-30. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.01.05
ZHAI Tianxu, ZHANG Mingwei, ZHANG Ziqiu, KONG Deyi, LI Dechun. Clinical value of a deep learn-based mammography assisted diagnosis system for breast calcification detection and benign and malignant classification[J]. Journal of Molecular Imaging, 2024, 47(1): 25-30. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.01.05
Citation: ZHAI Tianxu, ZHANG Mingwei, ZHANG Ziqiu, KONG Deyi, LI Dechun. Clinical value of a deep learn-based mammography assisted diagnosis system for breast calcification detection and benign and malignant classification[J]. Journal of Molecular Imaging, 2024, 47(1): 25-30. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.01.05

基于深度学习的乳腺X线辅助诊断系统对乳腺钙化检出和良恶性分类的临床价值

doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2024.01.05
基金项目: 

江苏省十四五医学重点学科项目 ZDXK202237

徐州市科学技术局社会发展项目 KC15SH061

详细信息
    作者简介:

    翟天旭,在读硕士研究生,E-mail: 382852742@qq.com

    通讯作者:

    李德春,硕士,主任医师,E-mail: 18952171358@189.cn

Clinical value of a deep learn-based mammography assisted diagnosis system for breast calcification detection and benign and malignant classification

  • 摘要:   目的  探讨基于深度学习的乳腺X线辅助诊断(DL)系统对乳腺钙化检出和良恶性分类的临床价值。  方法  回顾性分析在2020年1月~2022年12月在徐州市中心医院接受双侧乳腺X线检查的400例患者的头尾位和内外斜位影像资料。以2位具有15年以上乳腺X线诊断经验的副主任医师对乳腺钙化的一致判断作为标准组,由1位低年资住院医师、1位高年资主治医师和DL系统分别盲法独立阅片,经过4周洗脱期后,由联合模型(低年资医师+DL系统)再次盲法独立阅片。结合双向表χ2检验,评价不同乳腺ACR类型、钙化形态和分布、BI-RADS分类对钙化检出的影响,并采用ROC曲线下面积(AUC)评价低年资住院医师、高年资主治医师、DL系统和联合模型(低年资住院医师+DL系统)对可疑钙化检出的性能差异。  结果  1600幅图像(400例患者)共检出BI-RADS 3级及以上可疑钙化975处。低年资住院医师A,高年资主治医师B、DL系统和联合模型对钙化检出的敏感度分别为81.95%、96.62%、93.03%、96.41%。高年资主治医师B、DL系统和联合模型对钙化检出的敏感度不受乳腺ACR类型、钙化形态和分布、BI-RADS分类影响,而低年资住院医师A对钙化检出的敏感度受其影响。联合模型(低年资住院医师+DL系统)在预测钙化良恶性方面具有良好的AUC值、敏感度和特异性,分别为0.891、90.0%和88.2%,和低年资住院医师之间存在差异(P < 0.01)。在DL系统帮助下,低年资住院医师的诊断性能得到明显改善,AUC值由0.740提升到0.891。  结论  DL系统对BI-RADS 3级及以上可疑钙化检出敏感度高且具有较高的良恶性钙化分类性能,与高年资主治医师相当。在DL系统的帮助下,低年资医师可以减少钙化漏诊、误诊,提高乳腺癌筛查和诊断的准确性。

     

  • 图  1  联合模型、医师B、DL系统和医师A预测良恶性钙化的性能比较

    Figure  1.  Comparison of the performance of the combined model, physician B, DL system and physician A in predicting benign and malignant calcifications.

    图  2  漏检钙化病例(呈区域性分布和团簇样分布的细小多形性钙化、不定形模糊钙化)

    Figure  2.  Missed calcification cases (small pleomorphic calcification with regional distribution and cluster distribution, amorphous fuzzy calcification).

    表  1  不同ACR乳腺构成的钙化检出比较

    Table  1.   Comparison of calcification in different ACR breast compositions [n(%)]

    Models ACR Total
    a b c d
    Standardized group (n) 47 346 466 116 975
    Physician A 47(100.00) 281(81.21) 385(76.82) 86(51.81) 799(81.95)
    Physician B 47(100.00) 308(89.02) 456(97.85) 110(94.83) 942(96.62)
    DL system 47(100.00) 326(94.22) 445(95.49) 107(92.24) 907(93.03)
    Joint model 47(100.00) 327(94.51) 454(97.42) 108(93.10) 940(96.41)
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    表  2  不同分布可疑钙化钙化检出比较

    Table  2.   Comparison of the detection of suspicious calcifications with different distributions of calcifications [n(%)]

    Models Distribution of calcification Total
    Regional distribution Cluster distribution Diffuse distribution Linear distribution Segment distribution
    Standardized group (n) 183 269 171 214 138 975
    Physician A 133(72.68) 195(72.49) 170(99.42) 193(90.19) 108(78.26) 799(81.95)
    Physician B 178(97.27) 256(95.17) 171(100.00) 208(97.20) 126(91.30) 942(96.62)
    DL System 169(92.35) 240(89.22) 171(100.00)) 205(95.79) 132(95.65) 907(93.03)
    Joint model 173(94.54) 252(93.68) 171(100.00) 207(96.73) 133(96.38) 940(96.41)
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    表  3  不同形态可疑钙化钙化检出比较

    Table  3.   Comparison of the detection of different forms of suspicious calcification calcifications [n(%)]

    Models Calcification morphology Total
    Roughness heterogeneity Indeterminate fuzzy Small pleomorphic Linear branching Punctate
    Standardized group (n) 271 256 189 176 83 975
    Physician A 241(88.93) 187(73.05) 142(75.13) 151(85.80) 78(93.98) 799(81.95)
    Physician B 263(97.05) 245(95.70) 176(93.12) 174(98.86) 81(97.59) 942(96.62)
    DL System 264(97.42) 234(91.41) 167(88.36) 167(94.89) 78(93.98) 907(93.03)
    Joint model 265(97.79) 245(95.70) 179(94.71) 171(97.16) 80(96.39) 940(96.41)
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    表  4  不同BI-RADS分级可疑钙化钙化检出比较

    Table  4.   Comparison of different BI-RADS grading of suspicious calcifications for calcification detection [n(%)]

    Models BI-RADS grading Total
    3 4A 4B 4C 5
    Standardized group (n) 54 385 326 154 56 975
    Physician A 47(87.04) 316(82.08) 259(79.45) 125(81.17) 52(92.86) 799(81.95)
    Physician B 52(96.30) 373(96.89) 310(95.09) 148(96.10) 56(100.00) 942(96.62)
    DL System 47(87.04) 352(91.43) 312(95.71) 143(92.86) 53(94.64) 907(93.03)
    Joint model 52(96.30) 365(94.81) 316(96.93) 147(95.45) 56(100.00) 940(96.41)
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    表  5  联合模型、医师B、DL系统和医师A之间的比较

    Table  5.   Comparison between the joint model, physician B, DL system and physician A

    Models Sensitivity
    (%)
    Specificity
    (%)
    Positive predictive value(%) Negative predictive value(%) AUC(95% CI) P vs joint model
    Joint model 90.0(189/210) 88.2(675/765) 67.7(189/279) 97.0(675/696) 0.891(0.864-0.918) N/A
    Physician B 92.4(194/210) 97.5(746/765) 91.1(194/213) 97.9(746/762) 0.949(0.928-0.971) < 0.001
    DL system 91.0(191/210) 92.9(711/765) 78.0(191/245) 97.4(711/730) 0.919(0.895-0.944) < 0.001
    Physician A 68.1(143/210) 80.0(612/765) 48.3(143/296) 90.1(612/679) 0.740(0.700-0.781) < 0.001
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-05
  • 网络出版日期:  2024-01-23
  • 刊出日期:  2024-01-20

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    2023年12月27日